[ X ]

 

 

платформы нижнего уровня

Платформа PLCBUS: общий обзор

 

1. Общие сведения

Платформа PLCBUS (Power Line Communication Bus) фактически представляет собой клон платформы UPB, адаптированный под систему команд и адресации платформы X10 (см. раздел архитектура). Разработчиком платформы PLCBUS является фирма Advanced Technical Solutions Ltd. (ATS Ltd, см. врезку), а производство устройств c 2005 года было сконцентрировано в компании Shanghai Super Smart Electronics Co Ltd. Наиболее полным информационным ресурсом по PLCBUS является форум plc-bus.info, на котором, в т.ч. есть раздел документации, преимущественно по конкретным устройствам и программному обеспечению. Информации по базовым решениям (сетевому протоколу, элементной базе, схемотехнике) «из первых рук», т.е. от разработчика или производителя, не обнаружено, а весьма ограниченное число ресурсов по PLCBUS дает данную информацию на косвенной основе. При подготовке настоящего обзора данный фактор учитывался и достоверность найденных сведений проходила всестороннюю проверку.

 

Компания ATS Ltd, предположительно, зарегистрирована в юго-восточной Азии (наиболее вероятно, в Гонконге), хотя офис ее и расположен в Амстердаме. На мысль об азиатском происхождении фирмы наводит присутствующий в названии суффикс Ltd, не предусмотренный законодательством Нидерландов, а также ее логотип (см. рис.1), выполненный с элементами соответствующего стиля. Численность фирмы невелика. До разработки платформы PLCBUS она занималась разработкой полузаказных микросхем, в основном для для корпорации Samsung, а также разработкой некоторых компонентов для IT-систем, в частности ЖК телевизоров, процессоров обработки сигналов и пр. На момент публикации данного обзора сайт компании доступен, хотя и частично (техническая информация доступна только по модулям PLCBUS), а последняя новость датирована 2009-м годом, при этом смежные сайты, которых было достаточно много, уже не работают.

 

Платформа PLCBUS была анонсирована фирмой ATS в 2002 году. Она позиционировалась как совместимая с платформой X10, но обеспечивающая беспрецедентную надежность информационного обмена. Одновременно была начата компания по ее продвижению, в связи с чем разработчиком делались попытки привлечения к сотрудничеству гигантов IT отраслей - Microsoft, IBM, Nokia, Motorola, Intel, Dell, Hewlett-Packard, Siemens, Philips и др. Впоследствии было объявлено о создании ассоциации PLCBUS Union Commission, в которую вошли компании Phillips, Magma, KPN и некоторые другие, заключившие с фирмой ATS партнерские соглашения. Однако деятельность этой ассоциации оказалась недолгой и в настоящее время сведений о ней практически нет, в т.ч. недоступен ее сайт plc-bus.org.

Основным рынком платформы является юго-восточный регион, в первую очередь Китай. Она также продвигалась в Европе, на Ближнем Востоке и в странах Латинской Америки. В США PLCBUS не продвигалась, очевидно, в связи с подпаданием ее под действие патентов на платформу UPB.

 

Как уже было сказано выше, PLCBUS в своей основе базируется на решениях платформы UPB, хотя в фирменной документации на этот счет никаких сведений нет. Более того, платформа позиционируется как улучшенная модификация X10. Соответственно, достоинства, обусловленные решениями, скопированными с платформы UPB, приписываются платформе PLCBUS без всяких оговорок. Такому положению, очевидно, способствовало то обстоятельство, что базовые решения платформы UPB были запатентованы только в США (см. тут). В то же время, в сравнительных таблицах PLCBUS сравнивается не только с X10, но и с UPB, совпадая с ней по всем характеристикам, за исключением тех, которые допускают субъектитвную трактовку и оценку (к таковым, например, относятся простота инсталляции, цена и пр.).

компоненты платформы PLCBUS

Рис.1 Компоненты платформы PLCBUS

 

 

2. Архитектура

На физическом уровне протокол PLCBUS полностью повторяет базовый протокол UPB - используется позиционно-импульсная модуляция с четырьмя фреймами, расположенными перед моментом переходом фазного напряжения через нуль (рис.2). При этом импульсы, так же, как в UPB, генерируются путем перезаряда подключаемой к линии емкости.

Временная диаграмма протокола PLCBUS на физическом уровне

Рис.2 Временная диаграмма протокола PLCBUS на физическом уровне

 

Формат сообщения PLCBUS по данным ряда источников (немецкоязычной википедии, сайта Ruvitek и др.) также полностью соответствует формату UPB (рис.3 слева). Однако сопоставление его с форматом обмена данными между компьютером и адаптером PLCBUS (рис.3 справа) показывает, что между ними имеются расхождения по размеру и формату полей, расположению и назначению битов, а также по обозначениям, в связи с чем информацию о полном совпадении форматов вряд ли можно считать достоверной.

Формат коммуникационного пакета PLCBUS по данным различных источников

Рис.3 Формат коммуникационного пакета PLCBUS по данным различных источников

 

Сопоставительный анализ протокола PLCBUS по документу RS-232 to PLCBUS Control Transport Protocol с протоколом UPB выявляет как ряд совпадений, так и ряд отличий. Рассмотрим подробнее:

Адресация

Сетевой адрес UPB (NetID) в PLCBUS именуется кодом пользователя (USER CODE) и имеет 250 разрешенных значений вместо 256. Назначение еще 6-ти не оговаривается, но можно предположить, что они используются, например, для технологических целей.

Адрес назначения/устройства UPB (DID/UID) разделен на два 4-разрядных субадреса: адрес устройства (UNIT) и адрес дома (HOME), как это сделано в протоколе X10, при этом устройства могут взаимодействовать друг с другом только в пределах общего адреса дома, за исключением некоторых специальных команд. Как и в протоколе UPB, каждому устройству PLCBUS может быть дополнительно назначено до 16-ти групповых адресов для реализации сценариев в пределах общего кода пользователя и адреса дома (USER CODE + HOME). Признаком обращения к такому групповому адресу так же является значение бита LINK управляющего слова (COMMAND), равное 1.

 

Разработчиком PLCBUS в сопоставительных таблицах в качестве преимущества заявляется несколько большее, чем у платформы UPB, общее количество доступных адресов - 64000 против 62500. Однако такое сравнение некорректно, т.к. в сетях UPB могут взаимодействовать друг с другом до 250 устройств (в пределах одного сетевого адреса), а в сетях PLCBUS - только 16 устройств (в пределах одного адреса дома). Кроме того, на практике необходимость в таком адресном пространстве в пределах общей сети питания никогда не возникает и разницу в несколько процентов вряд ли следует считать существенной.

Управление трафиком

В отличие от протокола UPB, в котором предусмотрены развитые средства управления трафиком, в т.ч. управление количеством повторов сообщений, управление количеством ретрансляций и три способа квитирования обмена, протокол PLCBUS предоставляет более ограниченные возможности. В частности:

  • не предусмотрено управление количеством принудительных повторных передач, т.е повторные пакеты направляются исключительно в случае отсутствия квитирования приема;
  • предусмотрено лишь задание/отмена режима ретрансляции с помощью бита REPRQ управляющего слова без задания количества последовательных ретрансляций;
  • предусмотрено лишь задание/отмена квитирования ACK-импульсом с помощью бита ACK_PULSE управляющего слова, квитирование ACK-сообщением не используется вообще, а квитирование ID-импульсом используется лишь в технологических целях при выполнении определенных команд.

Следует отметить, что данные ограничения упрощают протокол, архитектуру устройств и процедуры инсталляции и вполне обоснованы для сферы применения PLCBUS.

Система команд

Система команд PLCBUS по сути является расширенной системой команд X10. Включает следующие команды:

 

кодкомандакв.данныерасшифровказона
00ALL UNITS OFFВыключить все приборыHOME
01ALL LTS ONВключить все освещениеHOME
02ON +ВключитьUNIT
03OFF+ВыключитьUNIT
04DIM+темпПонизить яркость (ток)UNIT
05BRIGHT+темпПовысить яркость (ток)UNIT
06ALL LIGHT OFFВыключить все освещениеHOME
07ALL USER LTS ONВключить все освещениеUSER
08ALL USER UNIT OFFВыключить все приборыUSER
09ALL USER LIGHT OFFВыключить все освещениеUSER
0ABLINK+периодВключить блинкUNIT
0BFADE STOP+Остановить диммированиеUNIT
0CPRESET DIM+уровень
темп
Установить заданную яркость (ток)UNIT
0DSTATUS ONуровень
темп
Рапорт статуса «включено»UNIT
0ESTATUS OFFРапорт статуса «выключено»UNIT
0FSTATUS REQЗапрос рапорта статусаUNIT
10(R) MASTER ADDRS SETUP+адресУстановка главного адреса приемникаUNIT
11(T) MASTER ADDRS SETUP+адресУстановка главного адреса передатчикаUNIT
12SCEENES ADDRS SETUPстатусУстановка группового адреса и параметра сценария приемникаUNIT
13SCEENES ADDRS ERASE+Удаление группового адреса приемникаUNIT
14ALL SCEENES ADDRS ERASEУдаление группового адреса во всех приемникахHOME
15FOR FUTUREРезервная команда
16FOR FUTUREРезервная команда
17FOR FUTUREРезервная команда
18GET SIGNAL STRENGTH+Запрос рапорта об уровне сигналаUNIT
19GET NOISE STRENGTH+Запрос рапорта об уровне помехUNIT
1AREPORT SIGNAL STRENGTHуровеньРапорт уровня сигналаUNIT
1BREPORT NOISE STRENGTHуровеньРапорт уровня помехUNIT
1CGET ALL ID PULSE+Запрос ID-импульсов всех устройствHOME
1DGET ONLY ON ID PULSE+Запрос ID-импульсов всех устройств со статусом «включено»HOME
1EREPORT ALL ID PULSE+Запрос ID-импульсов всех устройств в трехфазной системеHOME
1FREPORT ONLY ON ID PULSE+Запрос ID-импульсов всех устройств со статусом «включено» в трехфазной системеHOME

 

Примечания:

1. плюс в графе «кв.» - команда требует квитирования приемником;

2. данные - информация в полях DATA1 и DATA2;

3. главным адресом устройства, программируемым командами с кодами 10 и 11, является адрес команды, при этом устройство предварительно должно быть переведено в режим программирования вручную.

4. об использовании ID-импульсов см. в описании протокола UPB.

 

Как видно, система команд PLCBUS в своей основе использует ядро системы команд X10, что необходимо для совместимости с устройствами X10, сохранив при этом некоторые важные системные команды UPB, необходимые для конфигурирования и диагностики сети.

 

3. Элементная база и схемотехника

Поскольку платформа PLCBUS, так же, как и платформа X10, создавалась специалистами по разработке микросхем частного применения, естественно предположить, что для нее точно так же, как и для X10, должна была быть разработана серия специализированных микросхем. Однако какой-либо информации на этот счет обнаружить не удалось. В то же время фирма-разработчик в качестве базовой единицы рекламировала т.н. PLCBUS-чипы, которые фактически представляли собой микромодули на печатных платах (рис.4).

базовые чипы PLCBUS

Рис.4 Базовые «чипы» PLCBUS

 

Основной «рабочей лошадкой» с начала массового производства являлся модуль PLCBUS 9402393 - т.н. «черный чип», который в процессе модернизации был заменен сначала на «синий» PLCBUS 201071, а впоследствии - на еще более совершенный «красный» PLC 207078. Конструктив и цоколевка этого модуля приведены на рис.5.

конструктив и цоколевка базового модуля PLCBUS

Рис.5 Конструктив и цоколевка базового модуля PLCBUS

A - микросхема контроллера, B - индуктивности фильтров, C - триак передатчика

 

Информации по схемотехнической реализации данных модулей в Сети не обнаружено. Однако можно предполагать, что их схемы аналогичны схемам, используемым в UPB, где основным элементом является контроллер, реализующий логику протокола и имеющий в обвязке элементы передатчика и приемника сигнала, нуль-компаратор, РПЗУ, драйверы внешних устройств (силовых коммутаторов нагрузок, индикаторов, органов управления) и вторичный источник питания (см. тут). Схем включения данных модулей тоже найдено минимальное количество (см., например www.ic37.com или ruvitek-shop.de). Типовая схема включения, синтезированная на основе найденной информации, приведена на рис.5

Типовая схема включения базового модуля PLCBUS

Рис.6 Типовая схема включения базового модуля PLCBUS

 

Модуль позволяет подключить до 2-х сведодиодов, до 4-х кнопок и управлять двумя нагрузками через реле или триак. Конденсатор CP является балластным конденсатором источника питания. Конденсатор CTX является разрядным конденсатором передатчика. Для базовой версии модулей PLCBUS его емкость равна 0,33 мкф и он работает вместе с внутренней индуктивностью. Для версии PLCBUS2, отличающейся повышенной мощностью импульса, его емкость равна 1,5 мкф, при этом он подключается к фазе сети не через внутреннюю индуктивность (через контакт 21), а через внешнюю.

Кроме базового модуля фирмой ATS были также разработан ряд специализированных модулей с другим набором функций (см. рис.7), в т.ч.:

  • модуль PLCBUS-269546 - передатчик PLCBUS2, обслуживает 2СИД + 4 кнопки;
  • модуль PLCBUS-985468 - приемопередатчик PLCBUS2, обслуживает 1СИД, 1 реле, 1 триак, клавиатуру 6х6, снабжен портом RS-232 и имеет флэш-ПЗУ увеличенной емкости (1Мбайт);
  • модуль PLCBUS-332569 - приемник, обслуживает 2СИД, 1 реле и 1 триак;
  • модуль PLCBUS-362458 - I2C-расширитель, обслуживает 2СИД, 1 реле и 1 триак.

специализированные модули - «чипы» PLCBUS

Рис.7. Cпециализированные модули - «чипы» PLCBUS

 

4. Компоненты и производители

До 2005 года производство модулей и устройств на их основе осуществляла сама фирма ATS Ltd на площадях в Австралии. Однако в 2005 году производство было передано небольшой китайской компании Shanghai Super Smart Electronics Co Ltd., которая до этого уже выпускала устройства на платформе X10 под своим брендом S10. Эта компания так и осталась единственным мировым производителем. При этом только в Юго-Восточной Азии в 2008-2009 годах было продано около полумиллиона единиц PLCBUS. В настоящее время сайт компании, существовавший под несколькими доменными именами (s10.com, s-10.com, s10.cn, plcbus.com.cn и др.) недоступен, хотя устройства с логотипом SUPER по-прежнему присутствуют в программах поставок ведущих мировых поставщиков систем смартхауса на разных континентах.

Номенклатура устройств PLCBUS по своим функциям ориентирована, преимущественно, на домашние системы управления освещением и другими неспецифическими нагрузками (см., например, каталог 2011 года).

Устройства имеют различное конструктивное исполнение - автономное (выключатели, панели, розетки, адаптеры), встраиваемое в электроарматуру (аналогичное исполнению модулей A10 Xanura/Marmitek), а также для монтажа на DIN-рейку. Как и в X10, в номенклатуре PLCBUS присутствуют пульты и трансиверы дистанционного управления по ИК и радиоканалу, трехфазные репитеры, фильтры, а также устройства для тестирования и отладки PLCBUS-сетей. Более подробно некоторые из этих устройств будут рассмотрены отдельно.

 

5. Программное обеспечение

В качестве ПО верхнего уровня используются программные пакеты немецкой фирмы Peter Beck Engeneering, в т.ч.:

PLCBUS Controller - специализированная программа на языке Java, предназначенная для инсталляции и конфигурирования систем «умного дома» на платформе PLCBUS, централизованного управления ими и визуализации их состояния.

homeVISU - универсальная программа на языке Java, адаптируемая к платформе с помощью драйвера и предназначенная для централизованного управления и визуализация состояния систем смартхауса.

homeVISU app - приложение homeVISU для мобильных устройств на ОС Android

скрины PLCBUS Controller/homeVISU

Рис.8. Скрины PLCBUS Controller/homeVISU

 

Поддержка протокола PLCBUS также предусмотрена в ряде программ для универсальных контроллеров верхнего уровня. Кроме того, PLCBUS поддерживают многие свободно-распространяемые программы для систем категории DIY - «Сделай Сам».

 

6. Правовая защита

Об использовании в PLCBUS патентов на платформу UPB было уже сказано выше. Своих патентов у разработчика на эту платформу нет. Тем не менее, технические решения на уровне протокола и схемотехники модулей - «чипов» максимально закрыты и в свободном доступе, в отличие от, например, схемотехники и прошивок X10, не представлены.

 

7. Проблематика

Так же, как и у платформы UPB, значимой проблематики у PLCBUS не выявлено. Вопросы надежности передачи информации в условиях поглощения полезного сигнала и наличия помех прямо связаны с использованнем в PLCBUS позиционно-импульсной модуляции UPB и будут рассмотрены отдельно.

 

8. Краткое резюме

Настоящий информационный обзор позволяет сделать следующие выводы:

  • Платформа PLCBUS базируется на патентованных решениях платформы UPB, но использует ее протокол в упрощенном виде, при это система команд построена на ядре системы команд X10.
  • Базовое архитектурные решения платформы UPB обеспечивают платформе PLCBUS высокую надежность информационного обмена, а система команд - совместимость с одной из самой популярных в прошлом платформ X10.
  • За счет сочетания надежности UPB c простотой инсталляции и совместимоси с X10 платформа завоевала достаточно большой сегмент рынка систем «Умного Дома», особенно в азиатском регионе.
  • В настоящее время активность разработчика и производителя не наблюдается, хотя компоненты платформы присутствуют в программах поставок ряда ведущих мировых и региональных дистрибьютеров систем «умного дома».
  • Технические решения платформы достаточно просты и могут быть воспроизведены в системах DIY - «Сделай Сам»

 

* * *

 

 

поделиться ссылкой

 

Перепечатка без согласования с автором запрещена.
При цитировании обязательно указание автора, названия и активной ссылки на данную страницу
или ссылки на титульную страницу проекта.

 

наверх

 

 

Платформа PLCBUS: общий обзор.

Опубликовано 01.12.15. Последнее изменение - нет.

© Janto 2015